第2章测量技术基础

1、第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 一、一、 测量、计量和测量过程基本要素测量、计量和测量过程基本要素二、二、 计量单位和量值传递系统计量单位和量值传递系统三、三、 测量方法和计量器具测量方法和计量器具四、四、 测量误差与数据处理测量误差与数据处理五、五、 计量器具的选择计量器具的选择 第2章 测量技术基础 -保持量值统一和传递为目的的专保持量值统一和传递为目的的专 门门。 计量也可获取被测对象量值，但显然计量也可获取被测对象量值，但显然计量的目的不仅仅是获得被测对象的量值。计量的目的不仅仅是获得被测对象的量值。 第2章 测量技术基础 测量过程四要素测量过程四要素3)3)测量方法测量方

2、法1)1)/ =q=q2)2)4)4)测量精度测量精度 第2章 测量技术基础 1)1)被测对象被测对象 几何量几何量(以及以及的各几何参的各几何参数等数等)2)2)计量单位计量单位在我国法定计量单位中，在我国法定计量单位中，是米，常用单位有毫米和微米是米，常用单位有毫米和微米为弧度，微弧度及度，分，秒为弧度，微弧度及度，分，秒第2章 测量技术基础 3)3) 测量方法是指测量时所采用的测量方法是指测量时所采用的和和的综合的综合4)4) 测量精度指测得值与被测量真值测量精度指测得值与被测量真值的的第2章 测量技术基础 1 基本计量单位定义和计量基准基本计量单位定义和计量基准2 量值传递系统量值传递

3、系统3 量块量块第2章 测量技术基础 1 1 基本计量单位定义和计量基准基本计量单位定义和计量基准 为保证测量的为保证测量的，必须建立起统，必须建立起统一可靠的一可靠的，在我国法定计量单位，在我国法定计量单位制中，长度的基本单位是制中，长度的基本单位是第2章 测量技术基础 2 量值传递系统量值传递系统 长度量值传递系统长度量值传递系统 角度量值传递系统角度量值传递系统 第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 角角 度度 量量 值值 传传 递递 系系 统统第2章 测量技术基础 3 3 量块量块量块的量块的量块中心长量块中心长度的实际值度的实际值L上、下测量面上、下测量面极为光滑、平整，极为光

4、滑、平整，具有粘合性具有粘合性40理想量块理想量块实际量块实际量块4040.001量块的量块的标称长标称长度度(=基本长度基本长度) )第2章 测量技术基础 量块的精度等级量块的精度等级 量块的量块的: 按按分为分为级级 L按级使用按级使用:以以L为工作尺寸为工作尺寸LLaL中含制造误差中含制造误差:L- La第2章 测量技术基础 量块的量块的量块按检定时的量块按检定时的分为分为: La-检定后给出的量块中心长度的实际值检定后给出的量块中心长度的实际值. La中不含制造误差中不含制造误差.含测量误差含测量误差LLa第2章 测量技术基础 83块一套量块的组成如下表：块一套量块的组成如下表：尺寸范

5、围尺寸范围 (mm） 间隔（间隔（mm) 小计（块）小计（块）1.011.49 0.01 49 1.51.9 0.1 5 2.09.5 0.5 16 10 10 1 / 1 0.5 / 1 1.005 / 1 量块的组合使用量块的组合使用209.55第2章 测量技术基础 作为长度尺寸标准的实物载体，将国家的长度基准按照一作为长度尺寸标准的实物载体，将国家的长度基准按照一定的规范逐级传递到机械产品制造环节，实现量值统一。定的规范逐级传递到机械产品制造环节，实现量值统一。作为标准长度标定量仪，检定量仪的示值误差。作为标准长度标定量仪，检定量仪的示值误差。相对测量时以量块为标准，用测量器具比较量块与

6、被测尺相对测量时以量块为标准，用测量器具比较量块与被测尺寸的差值。寸的差值。第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 1.1. 按按是否为是否为分类分类 ：指被测几何量的量值：指被测几何量的量值由计量器具读出由计量器具读出 ：指欲测量的几何量的：指欲测量的几何量的量值由实测几何量的量值按一定的量值由实测几何量的量值按一定的式运算后获得式运算后获得第2章 测量技术基础 用千分尺测直径用千分尺测直径 D直接测量直接测量第2章 测量技术基础 弓高弦长法测圆弧半径弓高弦长法测圆弧半径282hhRb 先测先测b b与与h,h,再代入再代入公式计算公式计算R R的值的值间接测量间接

7、测量第2章 测量技术基础 1.2.2.按按是否为被测几何量的是否为被测几何量的分类分类 1绝对测量：指计量器具显示的示值即为被测几何绝对测量：指计量器具显示的示值即为被测几何量的量值量的量值. 2相对测量：指计量器具显示出被测几何量相对相对测量：指计量器具显示出被测几何量相对于已知标准量的偏差，被测几何量量值为已知标准量于已知标准量的偏差，被测几何量量值为已知标准量与该偏差的代数和与该偏差的代数和第2章 测量技术基础 1.3. 3. 按测量时按测量时与计量器与计量器具的具的是否接触分类是否接触分类 接触测量：指测量时计量器具的测头与被测接触测量：指测量时计量器具的测头与被测表面接触，并有机械作

8、用的测量力表面接触，并有机械作用的测量力 非接触测量：指测量时计量器具的测头不非接触测量：指测量时计量器具的测头不与被测表面接触与被测表面接触 第2章 测量技术基础 1.4 1.4 单项测量：指分别对工件上的各被测几何单项测量：指分别对工件上的各被测几何量进行独立测量量进行独立测量 综合测量：指同时测量工件上几个相关几综合测量：指同时测量工件上几个相关几何量的综合效应，以何量的综合效应，以判断综合结果是否合格判断综合结果是否合格第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 千分尺千分尺( (多值量具多值量具) ) da da第2章 测量技术基础 计量仪器：指能够将计量仪器：

9、指能够将成成的的计量器具计量器具第2章 测量技术基础 计量装置：指为确定被测几何量的量值所计量装置：指为确定被测几何量的量值所必须的计量器具和辅助设备的总体必须的计量器具和辅助设备的总体第2章 测量技术基础 被验零件合格与否而不获取量被验零件合格与否而不获取量 值的过程。值的过程。第2章 测量技术基础 标尺刻度间距标尺刻度间距a 标尺分度值标尺分度值I 分辨力分辨力4) 标尺示值范围标尺示值范围5) 计量器具的测量范计量器具的测量范6) 灵敏度灵敏度第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 6. 6. S=L/X：指：指对对被测被测的的第2章 测量技术基础 第2章 测量

10、技术基础 第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 测量器具与被测零件都会因实际温度偏离标准测量器具与被测零件都会因实际温度偏离标准温度和受力（重力和测量力）而产生变形，形成测温度和受力（重力和测量力）而产生变形，形成测量误差。量误差。 在测量过程中，控制测量温度及其变动、保证在测量过程中，控制测量温度及其变动、保证测量器具与被测零件有足够的等温时间、选用与被测量器具与被测零件有足够的等温时间、选用与被测零件线胀系数相近的测量器具、选用适当的测量测零件线胀系数相近的测量器具、选用适当的测量力并保持其稳定、选择适当的支承点等，都是实现力并保持其稳定、选择适当的支承点等，都是实现最小变形原则的有

11、效措施。最小变形原则的有效措施。第2章 测量技术基础 2 测量列中各类测量误差的处理测量列中各类测量误差的处理1 测量误差的分类测量误差的分类3 等精度测量列的数据处理等精度测量列的数据处理第2章 测量技术基础 测量误差测量误差()- 测得值与被测量真值的差异测得值与被测量真值的差异1.1按测量误差的表达方式分类按测量误差的表达方式分类1.2按测量误差的特性规律分类按测量误差的特性规律分类1.3按系统误差和随机误差的影响分类按系统误差和随机误差的影响分类分分类类第2章 测量技术基础 - 第2章 测量技术基础 1.21.2按测量误差的特性规律分类按测量误差的特性规律分类 第2章 测量技术基础 第

12、2章 测量技术基础 精密度高精密度高( (随机误差小随机误差小) )正确度高正确度高( (系统误差小系统误差小) )准确度高准确度高( (系统误差、随机误差小系统误差、随机误差小) )准确度低准确度低( (系统误差、随机误差大系统误差、随机误差大) )第2章 测量技术基础 测量结果测量结果: xe 即即 xe 在在 - +之间之间=?按测量误差的按测量误差的特性规律分类特性规律分类2.1 系统误差的处理系统误差的处理2.2 随机误差的处理随机误差的处理2.3 粗大误差的处理粗大误差的处理第2章 测量技术基础 2.12.1随机误差处理随机误差处理n第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 ma

13、x12y 全部随机误差的概率之和为全部随机误差的概率之和为1, 即即-3 0.135%0 +3y 0.135% -+ , 随机误差出现的概率随机误差出现的概率: 68.26%, 随机误差出现的概率随机误差出现的概率: 100% 2, 随机误差出现的概率随机误差出现的概率: 95.44% 3, 随机误差出现的概率随机误差出现的概率: 99.73%第2章 测量技术基础 3 置信概率置信概率: 99.73%（设测量列中系统设测量列中系统 误差已修正，粗大误差已剔除）误差已修正，粗大误差已剔除）: 即真值有即真值有99.73%的可能性在的可能性在 xi -3 xi +3之间之间 第2章 测量技术基础

14、测量列单次测量值的标准偏差估算测量列单次测量值的标准偏差估算- 理论式理论式式中式中i - 测量列中各测得值相应的随机误差测量列中各测得值相应的随机误差; n - 测量次数测量次数 211niisn- 估算式估算式(Bessel公式公式 )式中式中 i - 残余误差（简称残差）残余误差（简称残差）xxii第2章 测量技术基础 niiv10残差的代数和为零残差的代数和为零, 即即 -可用来核算可用来核算算术平均及算术平均及残差的即计算是否准确。残差的即计算是否准确。（ssn第2章 测量技术基础 2.2.2.2.系统误差的处理系统误差的处理第2章 测量技术基础 vnvvnn第2章 测量技术基础 系

15、统误差的消除系统误差的消除第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 超出预计，较明显。超出预计，较明显。一旦发现可剔除含一旦发现可剔除含粗粗 的的测得值测得值 xi ，从，从而消除而消除粗粗.n粗大粗大误差误差粗大粗大误差误差2.3.粗大误差的处理粗大误差的处理 粗大误差特点粗大误差特点 粗大误差的处理粗大误差的处理第2章 测量技术基础 粗大误差的发现与处理原理粗大误差的发现与处理原理第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 例：对某一工件的同一部位进行多次测量，测得值例：对某一工件的同一部位进行多次测量，测得值li列于下表，求测量结果。列于下表，求测量结果。第2章

16、测量技术基础 序号130.049+0.0010.000001230.047-0.0010.000001330.04800430.046-0.0020.000004530.050+0.0020.000004630.051+0.0030.000005730.043-0.0050.000025830.052+0.0040.000016930.045-0.0030.0000091030.049+0.0010.000001300.48il 0iv 20.00007iv /30.048iLlniivlL2ivil第2章 测量技术基础 /30.048iLln0iv 210 .0 0 0 0 70 .0 0

17、2 819niisn第2章 测量技术基础 经比较，无粗大误差。经比较，无粗大误差。第2章 测量技术基础 0.00280.0008810ssn第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 132111yxxxfffxxxy12,3( ,)yf x x x123222222123()()()yxxxfffssssxxx第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 22*1002.544*20fLLh22100*100115.2544*20*20fLhh 2.5 5( 5.25)48.5DLhffmLh 修正结果：修正结果：1450.0085145.0085D 第2章 测量技术基础

18、 22222222()()(2.5)0.7( 5.25)0.32.35DLhffsssLh D=145.0085mm 标准不确定度为标准不确定度为2.35微米。微米。第2章 测量技术基础 第2章 测量技术基础 1 1 安全裕度和验收极限安全裕度和验收极限 孔、轴尺寸采用通用计量器具测量。孔、轴尺寸采用通用计量器具测量。 由于测量误差的存在，被测尺寸的真值可能大于或由于测量误差的存在，被测尺寸的真值可能大于或 小于其测小于其测 量结果量结果 如果只根据测量结果是否超出如果只根据测量结果是否超出图图 样给定的极限尺寸来判断其样给定的极限尺寸来判断其合格合格 性，有可能会造成性，有可能会造成或或 为

19、此需要根据被测件的精度高低和相应的极限尺为此需要根据被测件的精度高低和相应的极限尺 寸，确定其安全裕度（寸，确定其安全裕度（A）和验收极限。）和验收极限。 第2章 测量技术基础 安全裕度安全裕度A 其值按被检验工件的公差大小来确定，其值按被检验工件的公差大小来确定，一般为工件公差的一般为工件公差的1/10 .测量不确定度的允许值（测量不确定度的允许值（u） 其值是由计量器具的其值是由计量器具的不确定度允许值不确定度允许值u1及测量条件引起的测量不确定度允及测量条件引起的测量不确定度允许值许值u2这两部分组成。这两部分组成。第2章 测量技术基础 （2 2） 验收极限验收极限第2章 测量技术基础

20、验收极限分类验收极限分类 内缩方式内缩方式:内缩方式的验收极限是从规定的最大和内缩方式的验收极限是从规定的最大和 最小极限尺寸分别向工件尺寸带内缩一个安全裕最小极限尺寸分别向工件尺寸带内缩一个安全裕 度度A. 令令KS和和Ki分别表示上下验收极限，分别表示上下验收极限，Lmax和和Lmin分别表示最大和最小极限尺寸，则分别表示最大和最小极限尺寸，则 Ks = Lmax - AKi = Lmin + A内缩方式内缩方式不内缩方式不内缩方式 不内缩方式：不内缩方式的验收极限以规定的最不内缩方式：不内缩方式的验收极限以规定的最 大和最小极限尺寸分别作为上下验大和最小极限尺寸分别作为上下验 收极限，即取收极限，即取第2章 测量技术基础 对于遵守包容要求和较高精度公差等级的尺寸，对于遵守包容要求和较高精度公差等级的